Tấm pin năng lượng mặt trời có chịu được bão không? Pin mặt trời có thể chịu được gió bão cấp mấy? Pin mặt trời chịu sức gió bao nhiêu? là những câu hỏi được nhiều người quan tâm khi mùa mưa bão sắp đến.

Gió bão là một trong những tác nhân tự nhiên gây thiệt hại nghiêm trọng cho các hệ thống điện năng lượng mặt trời. Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa có khí hậu nóng ẩm, hàng năm phải đối mặt với nhiều cơn bão cấp độ lớn gây thiệt hại nặng nề.

Tấm pin năng lượng mặt trời được chế tạo theo tiêu chuẩn IEC61615 có khả năng hoạt động trong các điều kiện khắc nghiệt, bao gồm cả gió bão.

Theo nhà sản xuất, các tấm pin năng lượng mặt trời có độ chịu áp lực âm 2400 Pa, tương đương với sức gió lên đến 225km/h (140 dặm/giờ) tương đương với cấp gió 17 – siêu bão. Với những hệ thống điện năng lượng mặt trời được lắp đặt đúng tiêu chuẩn kỹ thuật sẽ chịu được mưa bão, tuy nhiên không thể lường trước được mọi rủi ro có thể xảy ra trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Hãy cùng ProSolar tìm hiểu về vấn đề này nhé!

Bão là gì, nguyên nhân hình thành gió bão?

Nội dung bài viết

Bão là xoáy thuận nhiệt đới: một vùng gió xoáy có đường kính hàng trăm kilômét, hình thành trên vùng biển nhiệt đới. Ở bắc bán cầu, gió thổi xoáy vào trung tâm theo hướng ngược chiều kim đồng hồ. Áp suất khí quyển ở mắt bão thấp hơn nhiều so với vùng xung quanh và thấp hơn 1000mb.

Nguyên nhân hình thành bão: Bão được hình thành trên biển, xuất phát từ những vùng khí có chênh lệch nhiệt độ hoặc áp suất. Khi nhiệt độ nước biển vượt quá một ngưỡng nhất định, hơi nước bốc lên đẩy mạnh vòng xoáy theo cả chiều dọc và chiều ngang. Áp thấp nhiệt đới duy trì trên vùng nước ấm sẽ mạnh dần lên và có thể phát triển thành bão mạnh.

Các cấp gió bão và mức độ ảnh hưởng

Sự ra đời của thang đo sức gió Beaufort (Bô pho)

Thang sức gió Beaufort (Bô pho) được Francis Beaufort (1774-1857), người Iceland, đề xuất từ năm 1805, dựa trên mô tả trạng thái mặt biển. Từ cuối năm 1830, thang đo này được đưa vào nhật ký đi biển của các tàu hải quân Hoàng gia Anh như một tiêu chuẩn.

Thang đo Beaufort sau đó được hoàn thiện và bổ sung vận tốc gió để sử dụng trên cả đất liền. Đến năm 1923, thang đo cấp độ gió từ cấp 0 đến cấp 12 được tiêu chuẩn hóa, và đến năm 1939, nó được Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO) thừa nhận, với cấp 12 là cao nhất. Vào năm 1944, thang Beaufort được mở rộng thêm 5 cấp, từ cấp 13 đến cấp 17.

Ở Việt Nam, thang đo Beaufort được sử dụng để tính cấp độ gió. Theo Phụ lục III, Quyết định 18/2021/QĐ-TTg ngày 22/4/2021 của Thủ tướng Chính phủ, thang gió ở Việt Nam được quy định đến cấp 17. Từ cấp 8 trở lên có thể có gió giật mạnh. Từ cấp 10 đến cấp 11 được gọi là bão mạnh, từ cấp 12 đến 15 là bão cực mạnh, từ cấp 16 trở lên là siêu bão.

Cụ thể cấp gió bão như sau:

Tấm pin năng lượng mặt trời có khả năng chống chịu bão cấp mấy?

Để hiểu rõ về khả năng chống chịu của tấm pin năng lượng mặt trời, chúng ta cần tìm hiểu chi tiết về cấu tạo của nó. Một tấm pin năng lượng mặt trời hiện đại được cấu thành từ nhiều lớp vật liệu khác nhau, bao gồm: khung nhôm hợp kim, kính cường lực, lớp EVA (Ethylene Vinyl Acetate), lớp tế bào quang điện, tấm nền pin, hộp đấu dây, dây dẫn điện, và jack kết nối MC4. Trong số các thành phần này, khung nhôm và lớp kính cường lực đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc bảo vệ các tế bào quang điện khỏi các tác động bên ngoài.

Khung nhôm hợp kim: Đây là bộ phận chính tạo nên sự vững chắc cho toàn bộ tấm pin, với vai trò tạo kết cấu kiên cố để liên kết phần cell pin bên trong và các bộ phận khác. Độ dày phổ biến của khung nhôm hiện nay dao động từ 30 – 35mm, được sản xuất theo tiêu chuẩn công nghệ hiện đại nhất. Khung nhôm không chỉ có độ bền cao, khả năng chống chịu lực tốt mà còn có khả năng kháng các tác nhân ăn mòn từ môi trường như: sương muối, hơi amoniac, cát bay, và các yếu tố khắc nghiệt khác của thời tiết.

Lớp kính cường lực: Đây là lớp bảo vệ quan trọng nhất của tấm pin, có nhiệm vụ bảo vệ các tế bào quang điện khỏi mọi tác động trực tiếp từ môi trường như mưa, mưa đá, mảnh vụn và các vật thể bay trong không khí. Kính cường lực được sản xuất với độ dày từ 2 – 4 mm tuỳ theo từng nhà sản xuất và mục đích sử dụng. Đặc biệt, lớp kính này không chỉ có độ trong suốt cao giúp tăng cường khả năng hấp thụ bức xạ năng lượng mặt trời mà còn có khả năng chống tổn thất nhiệt và ánh sáng rất hiệu quả.

Tiêu chuẩn khả năng chống chịu của tấm pin

Trong quá trình kiểm tra và đánh giá chất lượng tấm pin năng lượng mặt trời, một trong những tiêu chuẩn quan trọng bậc nhất để đánh giá mức độ suy hao của tấm pin dưới tác động của các yếu tố môi trường chính là tiêu chuẩn IEC61615. Đây là tiêu chuẩn quốc tế được công nhận rộng rãi trong ngành công nghiệp năng lượng mặt trời.

Tiêu chuẩn này được xây dựng dựa trên việc mô phỏng và kiểm tra các điều kiện tự nhiên khắc nghiệt như:

• Cường độ tia UV trong ánh nắng mặt trời - yếu tố có thể gây ra sự xuống cấp của vật liệu theo thời gian
• Sự thay đổi khí hậu đột ngột và khắc nghiệt (bao gồm các điều kiện thời tiết nóng ẩm, lạnh khô, và những thay đổi nhiệt độ môi trường đột ngột)
• Tác động cơ học từ các yếu tố bên ngoài (như áp lực gió mạnh, mưa đá, bão tuyết, bão cát, gió xoáy và các hiện tượng thời tiết cực đoan khác)

Theo tiêu chuẩn IEC61615, mức áp lực tối thiểu được áp dụng đồng nhất là 2400Pa - đây là thông số quan trọng để đánh giá khả năng chịu được các áp lực âm của tấm pin.

• 2400 Pa áp lực âm: Thông số này cho biết tấm pin có khả năng chống chịu được một lực hút từ dưới lên trên mỗi mét vuông bề mặt lên đến 2400 Newton. Đây là yếu tố đặc biệt quan trọng, nhất là đối với những khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng của gió lớn hoặc có nguy cơ cao về gió bão. Khả năng chống chịu này đảm bảo rằng tấm pin sẽ không bị bóc tách khỏi bề mặt lắp đặt ngay cả khi chịu lực hút mạnh từ gió.
• Trong điều kiện mở rộng và khắc nghiệt hơn, đặc biệt là khi tấm pin được lắp đặt trong những môi trường có nguy cơ cao về bão tuyết, các tấm pin phải đạt được khả năng chịu tải trọng dương lên tới 5400 Pa - một thông số ấn tượng thể hiện độ bền vượt trội.

Hiện nay, các dòng tấm pin năng lượng mặt trời cao cấp đang được phân phối tại ProSolar đều đạt được tiêu chuẩn chống chịu áp lực âm 2400Pa và áp lực dương 5400Pa, cho phép chúng hoạt động ổn định và bền bỉ trong điều kiện khí hậu gió bão của nước ta. Một số sản phẩm tiêu biểu bao gồm:

Các dòng sản phẩm pin năng lượng mặt trời chống chịu bão tốt:

• Tấm pin mặt trời Trina Solar - Thương hiệu hàng đầu với công nghệ tiên tiến
• Tấm pin năng lượng mặt trời Jinko Solar - Nổi tiếng với độ bền cao
• Tấm pin năng lượng mặt trời AE Solar - Chất lượng Đức, độ bền vượt trội
• Tấm pin mặt trời Longi Solar - Công nghệ mới nhất với hiệu suất cao

Tính toán cấp bão mà tấm pin năng lượng mặt trời có thể chịu

Để xác định chính xác khả năng chống chịu bão của tấm pin, chúng ta sử dụng công thức liên hệ giữa áp lực gió và vận tốc gió: P = 0.613 × V², trong đó P là áp lực gió (Pa) và V là vận tốc gió (m/s).

Từ công thức này, qua tính toán ngược, ta xác định được vận tốc gió tối đa mà tấm pin có thể chịu đựng là V = 61,67 m/s.

Khi đối chiếu với bảng phân cấp gió quốc tế, vận tốc này tương đương với cấp gió 17 - mức độ siêu bão, một chỉ số ấn tượng về khả năng chống chịu.

Lưu ý quan trọng:

• Khả năng chống chịu cấp bão 17 của tấm pin được xác định thông qua các bài kiểm tra chịu lực trong môi trường thí nghiệm có kiểm soát. Tuy nhiên, trong điều kiện thực tế, khả năng chống chịu của tấm pin có thể khác biệt đáng kể. Ngoài tác động của tốc độ gió cao, tấm pin còn phải đối mặt với nhiều mối nguy hiểm khác như va đập từ các vật thể bị gió cuốn theo: cành cây gãy, gạch đá, mảnh kính vỡ, bảng hiệu bị bật, và nhiều vật thể khác.
• Mặc dù lớp kính cường lực của tấm pin có khả năng chịu tải cao, nhưng nó vẫn tồn tại điểm yếu kỹ thuật: khi bị tác động mạnh bởi vật nhọn tại một điểm nhỏ, bề mặt kính có thể bị nứt và vết nứt này có thể lan rộng nhanh chóng. Vì vậy, ngay cả khi tấm pin được thiết kế để chịu được áp lực từ gió bão cấp 17, chúng vẫn có nguy cơ bị hư hỏng do các tác động cơ học từ môi trường xung quanh trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Cách bảo vệ tấm pin trước các tác động của gió bão

Để đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất hoạt động của hệ thống pin năng lượng mặt trời, ProSolar đề xuất một số biện pháp quan trọng để bảo vệ tấm pin trước các điều kiện thời tiết khắc nghiệt như mưa bão, lũ lụt và các loại hình thiên tai khác:

Lựa chọn tấm pin mặt trời:

• Ưu tiên lựa chọn các tấm pin chính hãng từ nhà sản xuất uy tín - điều này không chỉ đảm bảo chất lượng mà còn được bảo hành tốt hơn khi có sự cố do bão gây ra
• Đặc biệt chú ý đến các thông số kỹ thuật: khung nhôm phải có độ dày tối thiểu từ 30 – 40 mm, kèm theo bề mặt kính cường lực có độ dày từ 3 – 4 mm để đảm bảo độ bền
• Lựa chọn các sản phẩm đạt tiêu chuẩn chống chịu áp lực dương 5400 Pa và áp lực âm 2400 Pa - đây là yếu tố then chốt giúp giảm thiểu thiệt hại khi có giông lốc, mưa đá và các hiện tượng thời tiết cực đoan khác

Lắp đặt đúng kỹ thuật:

• Tuân thủ nghiêm ngặt các hướng dẫn và tiêu chuẩn thiết kế được quy định bởi nhà sản xuất trong quá trình lắp đặt
• Đảm bảo dàn khung được thiết kế và lắp đặt đúng quy cách, có khả năng chịu được tải trọng của toàn bộ hệ thống pin và duy trì độ kiên cố ngay cả trong điều kiện gió mạnh
• Sử dụng các phụ kiện chất lượng cao như ốc vít, kẹp biên, kẹp giữa, thanh rail từ các nhà cung cấp uy tín, đảm bảo độ dày và độ bền cần thiết
• Tuyệt đối không tự ý chế tạo hoặc sử dụng các phụ kiện không đạt chuẩn trong quá trình lắp đặt, vì điều này không chỉ làm tăng nguy cơ hư hỏng khi có bão mà còn có thể dẫn đến việc mất quyền bảo hành

Gia cố tấm pin khi có mưa bão:

• Thực hiện kiểm tra và vệ sinh định kỳ các tấm pin, đặc biệt chú ý phát hiện và thay thế kịp thời những phụ kiện có dấu hiệu bị ăn mòn hoặc xuống cấp
• Khi nhận được cảnh báo về thời tiết xấu hoặc bão, cần nhanh chóng tiến hành kiểm tra và gia cố thêm cho dàn khung để hạn chế tối đa ảnh hưởng từ gió bão
• Thường xuyên phát quang và cắt tỉa cây xanh trong khu vực xung quanh để tránh tình trạng cây đổ hoặc cành gãy rơi vào tấm pin khi có bão

ProSolar – Lắp Điện Năng Lượng Mặt Trời

Trại nuôi cá chình tại Tân Trụ, Long An là một trong nhiều dự án thành công trong việc ứng dụng điện mặt trời vào sản xuất nông nghiệp do ProSolar nghiên cứu và triển khai. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực, chúng tôi tự hào cam kết cung cấp giải pháp năng lượng tối ưu, giúp các hộ nuôi trồng thủy sản không chỉ giảm đáng kể chi phí vận hành mà còn nâng cao hiệu quả kinh tế tổng thể.

• Hotline tư vấn: 0978 752 888
• Website: https://prosolar.vn

Bạn đang kinh doanh trong lĩnh vực nông nghiệp, thủy sản và đang tìm kiếm giải pháp để giảm chi phí điện? Hãy liên hệ ngay với ProSolar để được đội ngũ chuyên gia tư vấn giải pháp điện mặt trời hiệu quả nhất cho doanh nghiệp của bạn!